3D立體顯示技術原理與游戲應用歷程簡介

　　為了滿足像是電影等多人觀看需求的應用，因此后續(xù)也出現(xiàn)了以特制眼鏡來同時提供多人觀看的各種 3D 立體顯示方式，并根據(jù)運作模式分為被動式與主動式兩大類。

　　【被動式 3D 立體眼鏡】

　　被動式 3D 立體眼鏡指的是眼鏡本身是單純的鏡片 + 鏡架所構成，不牽涉到任何機械式或電子式的運作。雖然此類眼鏡所采用的技術有很多種，不過基本原理都是透過光學方式讓兩組畫面分別只能穿過左右其中一眼的鏡片，讓左右眼觀看到具備視差的影像。

　　?紅藍濾色片式 3D 立體眼鏡

　　最早問世的是采用紅色與藍色（或紅色與綠色）濾色片構成的 3D 立體眼鏡，眼鏡本身的成本很低（可使用紅藍玻璃紙與紙板制作），早期的 3D 立體電影多采用此方式，分別投射出經(jīng)紅色濾光與藍色濾光的畫面，再讓觀看者配戴紅藍 3D 立體眼鏡來觀看。

紅藍濾色式 3D 立體眼鏡

　　紅藍濾色片方式可適用于平面印刷媒體或是一般顯示設備。

以紅藍 3D 模式顯示的《蝙蝠俠：小丑大逃亡》

　　由于紅藍濾色片式 3D 立體眼鏡有著無法正確重現(xiàn)原本畫面色彩的缺點，因此后續(xù)有廠商推出了改良式的「ColorCode 3D」，透過琥珀色與藍色濾色片分別呈現(xiàn)彩色與單色兩組畫面，由于大腦會自動結合雙眼觀看到的影像，因此可以獲得彩色的立體畫面。

　　偏光式 3D 立體眼鏡

　　在偏光技術普及后，開始有廠商采用偏光式的被動式 3D 立體眼鏡。偏光片是透過如百葉窗般排列的矽晶體涂料薄膜（偏光膜）來過濾原本朝不同方向震動的光線，會擋住與偏光膜方向垂直的光線，只讓與偏光膜方向相同的光線通過。由于偏光片只會過濾光線的方向，而不會像濾色片那樣過濾光線的顏色，因此可以完整保留畫面的色彩。

偏光原理

　　播放時只要使用兩組設備分別透過偏光片投射出垂直偏光與水平偏光畫面，或是使用一組設備搭配可切換偏光方向的主動式偏光片交替投射出垂直偏光與水平畫面，再讓觀看者配戴垂直偏光片與水平偏光片組合的偏光式 3D 立體眼鏡，就可以觀看到立體畫面。

偏光式 3D 立體眼鏡

　　應用在液晶顯示器時，可使用兩片重疊的液晶面板各自顯示垂直與水平偏光畫面，此方式的成本較高。或者是在屏幕表面配置奇偶交錯排列的垂直與水平偏光片，各利用一半像素顯示垂直與水平偏光畫面，此方式的成本較低，不過垂直或水平解析度會減半。

SCET 展示使用交錯偏光片的 3D 液晶電視

　　近年的 3D 立體電影多半采用偏光方式來呈現(xiàn)。不過偏光方式必須使用特殊的投影機或是屏幕等顯示設備才能呈現(xiàn)，因此并無法適用于平面印刷媒體或是一般顯示設備。

　　【主動式 3D 立體眼鏡】

　　主動式 3D 立體眼鏡是透過眼鏡本身的主動運作來達成 3D 立體顯示效果。

　　?雙顯示器式 3D 立體眼鏡

　　雙顯示器式 3D 立體眼鏡雖然無法提供多人觀看需求，不過仍就算是主動式 3D 立體眼鏡的一種，運作的原理非常簡單，透過左右眼鏡中配置的兩組小型顯示器來個別顯示左右眼畫面，來達成立體顯示的效果。由于必須配置兩組獨立的顯示器，因此成本較高，而且只能讓單人觀看。因此通常只應用在特殊用途，像是搭配頭部偵測應用在虛擬實境。

頭戴式顯示器

　　任天堂于 1995 年推出的便攜式游戲機「Virtual Boy（VB）」就是此類設計。

　　?液晶式 3D 立體眼鏡

　　液晶式 3D 立體眼鏡是采用主動式液晶鏡片所構成的 3D 立體眼鏡，運用液晶可借由電場來改變透光狀態(tài)的原理，以每秒數(shù)十次的頻率交替遮蔽左右眼視線。播放時只要交替顯示左右眼畫面，再透過同步訊號讓液晶式 3D 立體眼鏡與畫面同步運作，播出左眼畫面時讓右眼鏡片變黑、播出右眼畫面時讓左眼鏡片變黑，就可以達成立體顯示的效果。

　　由于液晶式 3D 立體眼鏡不需要濾色或偏光等特殊構造的播放設備就能呈現(xiàn)，只需要提升播放設備畫面更新頻率及添加同步訊號發(fā)送裝置即可，因此可適用于大尺寸多人觀賞需求，是目前最廣泛應用于 3D 電視等民生娛樂領域的方式。包括 PC 上由 NVIDIA 推出的「3D Vision」以及各家電大廠最近狂推猛打的 3D 立體電視產品，都是采用此方式。

　　由于畫面是采左右交替方式播放，同一時間內只有一只眼睛能看到畫面，因此當開啟 3D 立體顯示模式時，畫面刷新頻率會變?yōu)樵�本的一半。如果只搭配現(xiàn)有的每秒 60 次更新標準規(guī)格時，畫面刷新頻率會降到每秒 30 次，讓觀看者感受到明顯的閃爍。因此目前各廠商所推出的方案都是將屏幕刷新頻率加倍到每秒 120 次，來避免閃爍的問題。

　　液晶式 3D 立體眼鏡由于必須主動運作，因此構造上比被動式 3D 立體眼鏡復雜，雖然播放設備的成本較低，不過眼鏡的成本高出不少。以目前主流的紅外線同步方式來說，就必須配備額外的接收控制電路與電池。而且液晶鏡片的交錯遮蔽會影響畫面的亮度。

　　雖然液晶式 3D 立體眼鏡這一兩年才隨著新產品的推出開始發(fā)燒，不過在游戲領域的應用事實上已經(jīng)超過 20 年，最早是 SEGA 在 1986 年推出 SEGA MarkIII / Master System 用的「3D 眼鏡」，任天堂也在 1987 年推出 Famicom 用的「Famicom 3D 系統(tǒng)」。

　　不過當年的液晶式 3D 立體眼鏡周邊在設計上遷就于既有 NTSC / PAL 規(guī)格映像管屏幕，游玩時畫面的亮度低閃爍感強烈，加上當時的游戲機完全沒有 3D 繪圖能力，只能大概呈現(xiàn)具備前后層次感的平面圖層，因此并未獲得市場青睞，支持的游戲也相當少。